Equipamento para aromatização de nafta/condensado para produção de gasolina de alto índice de octana

Descrição

Introdução Breve: Produção de Gasolina de Alta Octanagem a Partir de Nafta/Condensado

Objetivo: Transformar matérias-primas de nafta ou condensado de baixa octanagem em componentes de mistura de gasolina de alta octanagem, principalmente por meio de reforma catalítica.

Características Principais da Matéria-Prima:

Nafta: Uma fração leve obtida da destilação do petróleo bruto (Unidade de Destilação Atmosférica - ADU) ou de outras unidades, com faixa de ebulição típica de ~30°C a 200°C. Baixa octanagem (RON 40-70).

Condensado: Hidrocarbonetos líquidos muito leves separados da produção de gás natural. Faixa de ebulição semelhante à da nafta, porém frequentemente mais leve, mais pobre (com menos componentes pesados) e pode conter maior quantidade de parafinas/naftênicos. Também de baixa octanagem.

Processo Principal: Reforma Catalítica

O centro da produção de gasolina de alto octanagem a partir dessas matérias-primas é a Unidade de Reforma Catalítica (CRU, sigla em inglês). Este processo transforma quimicamente hidrocarbonetos de baixo octanagem em componentes de alto octanagem.

Fluxo Típico do Processo

1. Pré-tratamento da Alimentação (Essencial):

Objetivo: Remover contaminantes (enxofre, nitrogênio, água, metais) que intoxicam permanentemente o caro catalisador de reforma à base de platina.

Processo: Hidrotratamento (Hidrodessulfurização - HDS).

Passos:

A alimentação é misturada com gás rico em hidrogênio (gás de reciclagem).

Passa sobre um catalisador (por exemplo, CoMo/Al₂O₃) em alta temperatura (300-400°C) e pressão (20-50 bar).

Compostos de enxofre (por exemplo, mercaptanas) são convertidos em H₂S.

Compostos de nitrogênio são convertidos em NH₃.

Olefinas são saturadas.

Metais são retidos.

Saída: Nafta/condensado tratado com enxofre muito baixo (<0,5 ppm, frequentemente <0,1 ppm) e nitrogênio.

2. Reforma Catalítica:

Objetivo: Converter parafinas e naftenos de baixo octanagem em aromáticos e parafinas ramificadas (isoparafinas) de alta octanagem.

Reações Principais:

Desidrogenação: Naftenos -> Aromáticos + Hidrogênio (Principal fonte de alta octanagem)

Isomerização: Parafinas de cadeia linear (n-Parafinas) -> Parafinas de cadeia ramificada (i-Parafinas)

Desidrociclização: Parafinas -> Naftenos -> Aromáticos

Hidrocraqueamento: (Indesejado, consome carga) Moléculas grandes -> Moléculas menores + Gás (C1-C4)

Tipos de Processo:

Reforma Semi-Regenerativa (SRR): Leitos fixos de catalisador. A unidade é desligada periodicamente (a cada 6-24 meses) para regeneração do catalisador. Opera em pressão mais alta (15-30 bar).

Reforma com Regeneração Contínua de Catalisador (CCR): O catalisador circula continuamente entre reatores e um regenerador separado. Opera em pressão mais baixa (3-10 bar), permitindo maior severidade (maior octanagem, maior rendimento de aromáticos, mais hidrogênio). Projeto moderno mais comum.

Condições:

Temperatura: 480-530°C

Pressão: 3-30 bar (dependendo do tipo)

Catalisador: Platina (Pt) suportada em alumina (Al₂O₃), frequentemente com promotores como Rênio (Re), Estanho (Sn) ou Cloro (Cl) (bi- ou multimetálicos).

Saída:

Reformado: Produto líquido de alta octanagem (RON 95-106). Rico em aromáticos (Benzeno, Tolueno, Xilenos - BTX) e parafinas ramificadas.

Gás Rico em Hidrogênio: Um subproduto valioso (utilizado em unidades de hidrotratamento, hidrocracking).

GLP: Gases leves (C1-C4) provenientes do hidrocracking.

3. Separação dos Produtos:

Finalidade: Separar o produto reformado dos gases leves e hidrogênio.

Processo:

Estabilizador/Desbutanizador: Remove os componentes leves (gases C4 e mais leves - GLP) do líquido reformado.

Unidade de Recuperação de Gás: Separa o gás rico em hidrogênio dos gases hidrocarbonetos leves (C1-C4). O hidrogênio é purificado e reciclado aos reatores de reforma e ao hidrotratador.

4. Fracionamento (Opcional, porém Comum):

Finalidade: Dividir o reformado estabilizado em cortes específicos de faixa de ebulição.

Processo:

Um fracionador separa:

Reformado Leve: Componentes de menor ponto de ebulição e alto índice de octanas (geralmente ricos em benzeno/tolueno). Pode exigir tratamento para redução de benzeno antes da mistura com gasolina, devido a regulamentações ambientais.

Reformado Pesado: Componentes de maior ponto de ebulição (ricos em xilenos e aromáticos mais pesados).

Produto Principal:

Reformado: O componente principal na mistura de gasolina de alto índice de octanas (RON 95-106). Ele contribui significativamente para aumentar o número de octanas da gasolina final.

Considerações Críticas:

Qualidade da Alimentação: O pré-tratamento é absolutamente crítico para proteger o catalisador sensível de reforma.

Severidade do Processo: Uma maior severidade (temperatura, pressão mais baixa) aumenta a octanagem e o rendimento de aromáticos, mas também aumenta a taxa de desativação do catalisador e a produção de gás (GLP) (rendimento líquido menor).

Catalisador: Catalisadores à base de platina são essenciais para as reações complexas; a regeneração contínua (CCR) permite um desempenho ótimo.

Hidrogênio: Um subproduto valioso, fundamental para outras unidades de hidroprocessamento da refinaria.

Gestão do Benzeno: O reformado contém benzeno. As regulamentações frequentemente exigem que sua concentração na gasolina final seja minimizada, por vezes exigindo tratamento pós-reformador (ex.: saturação do benzeno, extração) ou mistura cuidadosa.

Em resumo: A produção de gasolina de alto índice de octana a partir de nafta/condensado depende de um rigoroso pré-tratamento da alimentação (hidrotratamento), seguido de reforma catalítica, onde catalisadores de platina, sob calor e pressão, transformam as moléculas em aromáticos e parafinas ramificadas de alto índice de octana. A separação e fracionamento geram o reformado, o componente essencial para mistura com alto índice de octana, juntamente com gás hidrogênio valioso.

Distribuição do produto (necessário testar conforme a amostra)

Natureza do produto

Gasolina de alto índice de octana

Nota: Conteúdo de benzeno na gasolina de alto índice de octano & gt;1% (estimativa)

Propriedades típicas do gás liquefeito

Propriedade do catalisador

Principais propriedades do catalisador

Perguntas Frequentes

1. P: O que são nafta e condensado, e por que são utilizados na gasolina?

R: A nafta é uma fração leve de destilação obtida no refino do petróleo cru (normalmente hidrocarbonetos C5-C12). O condensado é uma mistura muito leve de hidrocarbonetos líquidos (C5-C10+) recuperada da produção de gás natural. Ambos são excelentes matérias-primas para a produção de gasolina, pois contêm hidrocarbonetos de peso molecular adequado que podem ser transformados em componentes de gasolina de alto valor.

2. P: Por que nafta e condensado são particularmente adequados para a produção de gasolina de alto octanagem?

R: Eles contêm quantidades significativas de parafinas (n-parafinas e isoparafinas), naftenos e aromáticos. Por meio de processos catalíticos, como o reforming, naftenos e parafinas podem ser convertidos em aromáticos de alta octanagem (como benzeno, tolueno, xileno - BTX) e isoparafinas ramificadas, que aumentam significativamente a octanagem.

3. P: Qual é o processo principal utilizado para converter nafta/condensado em gasolina de alto octanagem?

R: O Reforming Catalítico é o processo fundamental. Ele utiliza um catalisador (geralmente à base de platina) sob alta temperatura e pressão moderada para rearranjar as moléculas. As reações principais incluem desidrogenação de naftenos em aromáticos, isomerização de parafinas em isoparafinas e desidrociclização de parafinas em aromáticos – todas contribuem significativamente para o aumento da octanagem (RON > 90).

4. P: Toda a nafta/condensado vai diretamente para o reformador?

A: Geralmente não. Primeiramente, a matéria-prima passa por hidrotratamento para remover impurezas como enxofre e nitrogênio, que podem contaminar o caro catalisador de reforma. Recortes específicos de nafta (por exemplo, Nafta Pesada, com faixa de ebulição de ~90-200°C) são frequentemente preferidos para reforma devido ao maior teor de naftenos, resultando em mais aromáticos. Recortes mais leves de condensado podem ser direcionados à isomerização.

5. P: Além da reforma, quais outros processos podem estar envolvidos?

R: Isomerização: Converte parafinas lineares de baixa octanagem (n-pentano, n-hexano) nas frações leves de nafta/condensado em isômeros ramificados de maior octanagem.

Alquilação: Combina olefinas leves (provenientes de FCC, coqueadores) com isobutano para formar parafinas ramificadas de octanagem muito elevada (RON 90-98) (alquilado), frequentemente misturadas à gasolina.

Mistura: Reformado (alto octano, alto aromáticos) é misturado com isomerizado (octano médio, baixo aromáticos), alquilado (octano muito alto), oxigenados (como etanol) e potencialmente gasolina FCC tratada para atender os requisitos finais de octano (RON/MON) e especificações.

6. P: Como exatamente o reforming aumenta o número de octano?

R: O reforming transforma componentes de baixo octano:

Naftênicos (ex.: ciclo-hexano): Convertidos em aromáticos de alto octano (benzeno - RON ~99).

Parafinas: Convertidas em isoparafinas de maior octano via isomerização, ou diretamente em aromáticos via desidrociclo-hidrogenação (ex.: n-heptano RON 0 -> Tolueno RON ~120).

Também produz gás hidrogênio, um subproduto valioso.

7. P: Quais são as principais vantagens de utilizar nafta/condensado para gasolina de alto octano?

R: Matéria-prima abundante: Componente principal da produção de petróleo e gás.

Alta produtividade e qualidade: O reforming produz eficientemente reformado, o componente principal na mistura de gasolinas de alto octano.

Flexibilidade: Diferentes cortes podem ser direcionados para processos otimizados (reforma, isomerização).

Subproduto Valioso: A reforma gera hidrogênio essencial para unidades de dessulfurização (hidrotratamento, hidrocracking).

8. P: Quais são os principais desafios na produção de gasolina de alto octanagem a partir dessas cargas?

R: Qualidade da Carga: A variabilidade na composição (relação nafteno/parafina, impurezas) requer seleção cuidadosa e pré-tratamento (hidrotratamento).

Sensibilidade ao Catalisador: Os catalisadores de reforma são caros e altamente sensíveis a venenos (S, N, metais, água).

Limites de Aromáticos/Benzeno: O reformado possui alto teor de aromáticos e benzeno, sujeito a regulamentações ambientais rigorosas (exigindo saturação ou extração de benzeno).

Severidade do Processo: Reforma com maior severidade aumenta a octanagem, mas acelera a desativação do catalisador (coqueificação) e reduz o rendimento de líquidos.

Custos de Capital e Operacionais: Reforma e unidades associadas (hidrotratamento) representam investimento significativo e custos operacionais elevados.